×

一种微秒级非线性MPC的自动生成实时迭代算法。 (英语) 兹比尔1227.65054

摘要:我们提出了一种用于实时非线性模型预测控制(NMPC)的C代码自动生成策略,该策略是为具有千赫采样率的应用而设计的。相应的代码导出模块已在软件包ACADO Toolkit中实现。它能够输出固定步长的积分器及其灵敏度以及实时高斯-奈顿方法。这里,我们在ACADO中使用最优控制问题的符号表示,以便自动生成纯C代码,该代码针对最终产品进行了优化。导出的代码已经过模型预测控制场景的测试,该场景由四个状态和十个样本的控制范围的约束非线性动态系统组成。数值模拟表明,导出的代码能够在不到一毫秒的时间内提供反馈,具有良好的性能。

MSC公司:

65K10码 数值优化和变分技术
93B52号 反馈控制
93立方厘米 控制理论中的非线性系统
68瓦30 符号计算和代数计算
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] http://www.qpOASES.org; http://www.qpOASES.org
[2] ACADO工具包主页(2009-2011)。http://www.acadotoolkit.org; ACADO工具包主页(2009-2011)。http://www.acadotoolkit.org
[3] Allgöwer,F。;Badgwell,T.A。;秦建生。;罗林斯,J.B。;Wright,S.J.,非线性预测控制和移动视界估计——介绍性概述,(Frank,P.M.,控制进展,ECC’99的亮点(1999),Springer),391-449
[4] Allgöwer,F。;Zheng,A.,(非线性预测控制。非线性预测控制,系统理论进展,第26卷(2000),Birkhäuser:Birkháuser Basel,Boston,Berlin)
[5] Biegler,L.T.和Rawlings,J.B(1991)。非线性模型预测控制的优化方法。在W.H.Ray和Y.Arkun(编辑)中,程序。第四届化学过程控制国际会议; Biegler,L.T.和Rawlings,J.B(1991)。非线性模型预测控制的优化方法。在W.H.Ray和Y.Arkun(编辑)中,程序。第四届化学过程控制国际会议
[6] Bock,H.G.,ODE参数识别技术的最新进展,(Deufhard,P.;Hairer,E.,微分和积分方程反问题的数值处理(1983),Birkhäuser:Birkháuser Boston)·Zbl 0516.65067号
[7] 博克·H·G。;Diehl,M。;莱纽贝尔,D.B。;Schlöder,J.P.,非线性DAE过程实时优化的直接多重打靶法,(Allgöwer,F.;Zheng,A.,非线性预测控制。非线性预测控制,系统理论进展,第26卷(2000年),Birkhä用户:Birkhá用户Boston),246-267·Zbl 0963.65088号
[8] 博伊德,S。;Vandenberghe,L.,凸优化(2004),大学出版社:剑桥大学出版社·Zbl 1058.90049号
[9] Chen,H.,(非线性模型预测控制中的稳定性和鲁棒性考虑。非线性模型预测控制器中的稳定性与鲁棒性考虑,Fortschr.-Ber.VDI Reihe 8,Nr.674(1997),VDI Verlag:VDI Verlag Düsseldorf)
[10] A.R.康涅狄格州。;古尔德,N。;Toint,P.L.,《信任区域方法》,MPS/SIAM优化系列(2000年),SIAM:美国费城SIAM·Zbl 0958.65071号
[11] Diehl,M.(2001)。大规模非线性过程的实时优化。博士论文; Diehl,M.(2001)。大规模非线性过程的实时优化。博士论文·Zbl 0991.49023号
[12] Diehl,M。;博克·H·G。;Schlöder,J.P.,最优反馈控制中非线性优化的实时迭代方案,SIAM控制与优化杂志,43,5,1714-1736(2005)·Zbl 1078.65060号
[13] Diehl,M。;博克·H·G。;施罗德,J.P。;芬戴森,R。;Z.纳吉。;Allgöwer,F.,微分代数方程控制过程的实时优化和非线性模型预测控制,过程控制杂志,12,4,577-585(2002)
[14] Diehl,M。;费罗,H.J。;Haverbeke,N.,非线性MPC和移动时域估计的有效数值方法,(非线性模型预测控制。非线性模型预测控制器,控制和信息科学讲稿,第384卷(2009年),Springer),391-417·Zbl 1195.93038号
[15] Diehl,M。;芬戴森,R。;Allgöwer,F.,《非线性模型预测控制的稳定实时实现》(Biegler,L.;Ghattas,O.;Heinkenschloss,M.;Keyes,D.;van Bloemen Waanders,B.,《实时和在线PDE约束优化》(2007),SIAM),23-52·Zbl 1226.93065号
[16] 迪尔,M。;乌斯鲁,I。;芬戴森,R。;施瓦茨科普夫,S。;Allgöwer,F。;Bock,H.G.,《大规模过程的实时优化:高纯度精馏塔的非线性模型预测控制》,(Grötschel,M.;Krumke,S.O.;Rambau,J.,《大型系统的在线优化:最新进展》(2001),Springer),363-384·Zbl 0999.93056号
[17] 费罗,H.J。;博克·H·G。;Diehl,M.,《克服显式MPC局限性的在线主动集策略》,《鲁棒与非线性控制国际期刊》,18,8,816-830(2008)·Zbl 1284.93100号
[18] Ferreau,H.J.、Houska,B.、Kraus,T.和Diehl,M.(2009年)。嵌入式优化的数值方法及其在ACADO工具包中的实现。在W.Mitkowski、R.Tadeusiewicz、A.Ligeza和M.Szymkat(编辑)中,第七届会议-计算机方法和系统,CMS’09; Ferreau,H.J.、Houska,B.、Kraus,T.和Diehl,M.(2009年)。嵌入式优化的数值方法及其在ACADO工具包中的实现。在W.Mitkowski、R.Tadeusiewicz、A.Ligeza和M.Szymkat(编辑)中,第七届会议-计算机方法和系统,CMS’09
[19] Houska,B.、Ferreau,H.J.和Diehl,M.(2011)。ACADO tToolkit是一个用于自动控制和动态优化的开源框架。最优控制应用和方法doi:10.1002/oca.939;Houska,B.、Ferreau,H.J.和Diehl,M.(2011)。ACADO tToolkit是一个用于自动控制和动态优化的开源框架。最优控制应用和方法doi:10.1002/oca.939·Zbl 1218.49002号
[20] Klatt,K.-U。;Engell,S.,Rührkesselbreaktor mit Parallel-und Folgereaktion,(Engell和S.,Nichtlineare Regelung-Methoden,Werkzeuge,Anwendungen.Nichlineare Reglung-Methoden、Werkzeuce,Anwendungen,VDI-Berichte Nr.1026(1993),VDI-Verlag:VDI-Verrag Düsseldorf),101-108
[21] 莱纽贝尔,D.B。;Schäfer,A.A.S。;博克·H·G。;Schlöder,J.P.,《大规模动态过程优化的基于多次射击的高效简化SQP策略》,计算机与化学工程,27167-174(2003)
[22] 马丁利,J。;Boyd,S.,《实时凸优化的自动代码生成》(Eldar,Y.;Palomar,D.,《信号处理和通信中的凸优化》(2009),剑桥大学出版社)·Zbl 1211.90170号
[23] Ohtsuka,T.,用于快速计算非线性滚动时域控制的连续/GMRES方法,Automatica,40,4,563-574(2004)·Zbl 1168.93340号
[24] 罗林斯,J.B。;Mayne,D.Q.,《模型预测控制:理论与设计》(2009),诺布·希尔
[25] Seguchi,H。;Ohtsuka,T.,欠驱动气垫船的非线性后退地平线控制,国际鲁棒和非线性控制杂志,13,3-4,381-398(2003)·Zbl 1032.93056号
[26] 扎瓦拉,V.M。;Biegler,L.T.,《高级步进NMPC控制器:优化、稳定性和鲁棒性》,Automatica,45,86-93(2009)·Zbl 1154.93364号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。